2025-04-09 06:18:41
红外光谱检测方法主要有使用宽带光源的傅里叶变换红外光谱(FTIR)和非分散红外光谱(NDIR)技术,以及红外激光光谱技术。与使用宽带光源的FTIR和NDIR相比,红外激光光谱由于采用高单色性的红外激光作为光源,具有更高的光谱分辨率,不需要使用额外的分光部件,易于实现仪器的小型化。另外,高功率密度激光光源更方便实现长光程检测。红外激光光谱学依据波段分为近红外光谱和中红外光谱。近红外波段工作在-μm的近红外区,相应于某些分子的“泛频”谱带。分子在这些谱带的吸收系数比中红外的基频吸收要弱得多,一般要低2-3数量级。尽管如此,由III-V族化合物制成的半导体激光由于在通信和电子工业元件方面的广泛应用,其价格相对便宜,质量、性能和输出功率都相当优越,且在接近室温工作,使其在一些浓度较高或对灵敏度要求较低的污染源排放的气体监测中得到了很好的应用,足以达到ppm的检测水平,甚至到达ppb的水平,接近中红外光谱系统检测灵敏度的1-10%。 利用QCL作为光源则在很大程度上扩展了可探测波段,也在一定程度上提高了探测极限。陕西甲烷QCL激光器型号
带间级联激光器(ICL)是实现3~5μm波段中红外激光器的重要前沿,其在半导体光电器件技术、气体检测、医学**以及自由空间光通信等领域具有重要科学意义和应用价值。近年来,半导体带间级联激光器的量子阱能带理论设计方法和激光器制备**技术得到迅速提升。带间级联激光器是一种以?族体系为主,通过量子工程的能带设计及其材料外延、工艺制作而成的可以工作于中红外波段的激光器。由于结合了传统的量子阱激光器较长的上能级载流子复合寿命,以及量子级联激光器(QCL)通过级联结构实现较高内量子效率的优点,在中红外波段具有较大的优势。研究背景中红外波段包含了许多气体分子的吸收峰,对于气体分子而言,在中红外波段的中心吸收截面一般比其在近红外区的中心吸收截面高几个数量级。因此,为了获得更高的灵敏度和更低的检测限,利用中红外的可调谐半导体激光器吸收光谱技术(TDLAS)可以实现对特殊或有毒气体的检测。常见的位于中红外波段的气体分子如图1所示,诸如矿井气体甲烷(CH4)分子吸收峰位于3260nm,一氧化碳(CO)分子吸收峰位于4610nm,二氧化碳(CO2)分子吸收峰位于4230nm,氯化氢(HCl)分子吸收峰位于3395nm,溴化氢(HBr)分子吸收峰位于4020nm。 上海NOQCL激光器中红外QCL-TDLAS激光气体检测技术有 ppb 级超高灵敏度、超大检测范围、高选择性、实用性强,易于维护等优势。
气体分析仪主要利用激光光谱技术,通过气体对特定波长的激光吸收特性来检测气体浓度。1.激光吸收光谱原理激光吸收光谱法基于不同气体分子对特定波长的激光具有不同的吸收特性。当激光光束穿过气体样品时,特定气体分子会吸收与其吸收光谱相匹配的激光波长。通过测量吸收后的激光强度变化,可以确定气体的浓度。2.调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)是激光气体分析仪**常用的技术之一。其工作原理如下:激光光源:使用调谐半导体激光器作为光源,能够在特定的窄波段范围内快速调谐激光波长,精确匹配待测气体的吸收峰。气体吸收过程:激光器发射的窄带单色激光穿过待测气体样品。由于特定气体分子在特定波长处具有吸收峰,部分激光能量被吸收,导致光强度减弱。探测器测量:激光通过气体后,剩余的激光光强被探测器接收。探测器将光信号转换为电信号,测量激光强度的衰减。信号处理与浓度计算:分析仪通过计算吸收光谱的强度和形状,使用朗伯-比尔定律(Beer-LambertLaw)来推导出气体的浓度。TDLAS技术的高分辨率和高灵敏度使其能够准确检测低浓度的气体。3.光声光谱(PAS)光声光谱(PhotoacousticSpectroscopy。
常见的温室气体光谱学检测技术主要包括非分散红外光谱技术(NDIR)、傅立叶变换光谱技术(FTIR)、差分光学吸收光谱技术(DOAS)、差分吸收激光雷达技术(DIAL)、可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)、离轴积分腔输出光谱技术(OA-ICOS)、光腔衰荡光谱技术(CRDS)、激光外差光谱技术(LHS)、空间外差光谱技术(SHS)等。其中,NDIR技术利用气体分子对宽带红外光的吸收光谱强度与浓度成正比的关系,进行温室气体反演,具有结构简单、操作方便、成本低廉等优点,但仪器的光谱分辨率和检测灵敏度较低。FTIR技术通过测量红外光的干涉图,并对干涉图进行傅立叶积分变换,从而获得被测气体红外吸收光谱,能够实现多种组分同时监测,适用于温室气体的本底、廓线和时空变化测量及其同位素探测,仪器系统较为复杂,价格比较昂贵。DOAS也是一种宽带光谱检测技术,能够实现多气体组分探测,仪器光谱分辨率较低,易受水汽和气溶胶的影响。DIAL技术是一种利用气体分子后向散射效应对气体遥感探测的光谱技术,具有高精度、远距离、高空间分辨等优点,系统较为复杂,成本较高。TDLAS技术利用窄线宽的可调谐激光光源,完整地扫描到气体分子的一条或几条吸收谱线。TDLAS技术采用的半导体激光光源的光谱,宽度远小于气体吸收谱线的展宽,得到单线吸收光谱。
1994年4月,贝尔实验室在《科学》上报道了***个子带间量子级联激光器。带间级联和量子级联激光器的研究都源于早期对于半导体超晶格的研究以及通过子带间跃迁实现激光器的探索。在带间级联激光器提出的2~3年内,空穴注入区就已经提出并加入到了带间级联激光器的结构中。同时,W型二类量子阱的概念也被提出,并取代了原先的单边型的二类量子阱。空穴注入区和W型有源区的设计直到***也一直被采用。1997年,由休斯顿大学和桑迪亚**实验室合作完成的***台可达170K低温工作的带间级联激光器被报道出来,此后,对于二类量子阱的研究也取得了一定进展,而带间级联激光器也在1998~2000年工作温度逐渐提升至250~286K,微分量子效率超过了传统极限的**,从而证实了级联过程。里程碑式的突破是在2002年,研究人员Yang等实现了***台室温脉冲激射的带间级联激光器,由18个周期构成。 DFB激光器由于具有良好的单色性,窄线宽特性和频率调谐特性。山西加工QCL激光器型号
可调谐激光器的广波长调谐能力和高精度控制特性,使其在多个领域具有巨大的应用潜力。陕西甲烷QCL激光器型号
在当今高科技迅猛发展的时代,量子级联激光器(QCL激光器)凭借其性能,越来越受到气体检测领域的关注。作为一种高灵敏度的激光器,QCL激光器能够在极低浓度的气体环境下进行准确检测,为环境监测和工业应用提供可靠的数据支持。这一特性使得QCL激光器成为气体分析的工具,尤其在**监测和环境保护等领域,其应用价值不可小觑。QCL激光器的另一个优势在于其强大的选择性。与其他类型的激光器相比,QCL激光器能够有效地区分不同气体分子的吸收特性。这意味着在复杂的气体混合环境中,QCL激光器能够精确识别特定气体的存在,从而减少误报的可能性,极大地提高了检测的可靠性和准确性。这种选择性不仅提升了产品的市场竞争力,同时也为客户带来了更高的满意度。 陕西甲烷QCL激光器型号